GH4169模具钢的常温及热性能

GH4169变形高温合金GH4169合金在-253～700℃温度范围内具有良好的综合性能,650℃以下的屈服强度居变形高温合金的首位,并具有良好的抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能,以及良好的加工性能、焊接性能良好。能够制造各种形状复杂的零部件，在宇航、核能、石油工业及挤压模具中，在上述温度范围内获得了极为广泛的应用。2011-05-3113:21GH4169板材、钢管、锻件、圆钢GH4169的化学成分:合金%镍铬铁钼铌钴碳锰硅硫铜铝钛GH4169最小5017余量2.84.750.200.65最大55213.35.501.00.080.350.350.0150.300.801.15GH4169的物理性能:密度8.2g/cm3熔点1260-1340℃GH4169在常温下合金的机械性能的最小值:合金抗拉强度RmN/mm2屈服强度RP0.2N/mm2延伸率A5%布氏硬度HB固溶处理96555030≤363GH4169合金具有以下特性：1.易加工性2.在700℃时具有高的抗拉强度、疲劳强度、抗蠕变强度和断裂强度3.在1000℃时具有高抗氧化性4.在低温下具有稳定的化学性能5.良好的焊接性能GH4169的金相结构:GH4169合金为奥氏体结构，沉淀硬化后生成的γ”相使之具有了优秀的机械性能。在热处理过程中于晶界处生成的δ相使之具有了最佳的塑性。GH4169的耐腐蚀性:不管在高温还是低温环境，GH4169合金都具有极好的耐应力腐蚀开裂和点蚀的能力。GH4169合金在高温下的抗氧化性尤其出色。GH4169应用范围应用领域有：由于在700℃时具有高温强度和优秀的耐腐蚀性能、易加工性，GH4169可广泛应用于各种高要求的场合。1.汽轮机2.液体燃料火箭3.低温工程4.酸性环境5.核工程GH4169热性能2.1.1GH4169熔化温度范围1260~1320℃2.1.2GH4169导热率见表2-1表2-1θ/℃111002003004005006007008009001000λ/（W/（m·C））13.414.715.717.818.319.621.222.823.627.630.42.1.3GH4169比热容见表2-2。表2-2θ/℃3004005006007008009001000c/（J/（kg·C））481.4493.9514.8539.0573.4615.3657.2707.42.1.4GH4169线膨胀系数见表2-3。表2-3θ/℃20~10020~20020~30020~40020~50020~60020~70020~80020~90020~1000α/10-6C-111.813.013.514.114.414.815.417.018.418.72.2GH4169密度ρ=8.24g/cm32.3GH4169电性能2.4GH4169磁能型合金无磁性2.5GH4169化学性能2.5.1GH4169抗氧化性能在空气介质中试验100h后的氧化速率见表2-4表2-4θ/℃6007008009001000氧化速率/（g/(m3·h））0.01760.02770.03510.09610.16203GH4169工艺性能与要求3.1GH4169性能3.1.1因GH4169合金中铌含量高，合金中的铌偏析成都与冶金工艺直接相关。电渣重熔和真空电弧熔炼的熔炼速度和电极棒的质量状态直接影响材质的优劣。熔速快，已形成富铌的黑斑；熔速慢，会形成贫铌的白斑；电极棒表面质量差和电极棒内部有裂纹，均易导致白斑的形成，所以，提高电极棒质量和控制熔速及提高钢锭的凝固速率是冶炼工艺的关键因素。为避免钢锭中的元素偏析过重，至今采用的钢锭直径不大于508mm。品均化工艺必须确保钢锭中的L相完全溶解。钢锭两阶段均匀化和中间坯二次均匀化处理的时间，根据钢锭和中间坯的直径而定。均匀化工艺的控制与材料中铌的偏析成都直接相关。目前生产中采用的1160℃，20h+1180℃，44h的均匀化工艺，尚不足以消除钢锭中心的偏析，因此建议采用以下工艺：1.1150℃~1160℃，20h~30h+1180℃~1190℃，110h~130h；2.1160℃，24h+1200℃，70h。5.1.2经均匀化处理的合金具有良好的热加工性能。钢锭的开坯加热温度不得超过1120℃。锻件的锻造工艺应根据锻件使用状况和应用要求，结合生产厂的条件而定。开坯和生产锻件时，中间退火温度和终端温度必须跟军零件所需要的组织状态和性能来确定，一般情况下，锻造的终端温度控制在930℃~950℃之间为宜。个类锻件的锻造温度和变形程度见表5-1表3-1锻件类别第一次锻造第一次锻造第二次锻造第二次锻造晶粒度/级晶粒度/级加热温度/℃变形量/%加热温度/℃变形量/%基本晶粒个别大晶粒普通1065~1090---1040~1065---4~6允许高强1040~1065---1010~104030~508≥2直接时效995~1025＞50970~995＞5010≥2GH4169预热工件在加热之前和加热过程中都必须进行表面清理，保持表面清洁。若加热环境含有硫、磷、铅或其他低熔点金属，GH4169合金将变脆。杂质来源于做标记的油漆、粉笔、润滑油、水、燃料等。燃料的硫含量要低，如液化气和天然气的杂质含量要低于0.1%，城市煤气的硫含量要低于0.25g/m3，石油气的硫含量低于0.5%是理想的。加热的电炉最好要具有较精确的控温能力，炉气必须为中性或弱碱性，应避免炉气成分在氧化性和还原性中波动。GH4169热加工GH4169合金合适的热加工温度为1120-900℃，冷却方式可以是水淬或其他快速冷却方式，热加工后应及时退火以保证得到最佳的性能。热加工时材料应加热到加工温度的上限，为了保证加工时的塑性，变形量达到20%时的终加工温度不应低于960℃。GH4169冷加工冷加工应在固溶处理后进行，GH4169的加工硬化率大于奥氏体不锈钢，因此加工设备应作相应调整，并且在冷加工过程中应有中间退火过程。GH4169热处理不同的固溶处理和时效处理工艺会得到不同的材料性能。由于γ”相的扩散速率较低，所以通过长时间的时效处理能使GH4169合金获得最佳的机械性能。GH4169打磨在GH4169工件焊缝附近的氧化物要比不锈钢的更难以去除，需要用细砂带打磨，在硝酸和氢氟酸的混合酸中酸洗之前，也要用砂纸去除氧化物或进行盐浴预处理。GH4169机加工GH4169的机加工需在固溶处理后进行，要考虑到材料的加工硬化性，与奥氏体不锈钢不同的是，GH4169适合采用低表面切削速度。GH4169焊接沉淀硬化型的GH4169合金很适合于焊接，无焊后开裂倾向。适焊性、易加工性、高强度是这种材料的几大优点。GH4169适合于电弧焊、等离子焊等。在焊接前，材料表面要洁净、无油污、无粉笔记号等，焊缝周围25mm范围内要打磨露出光亮的金属。GH4169推荐使用的焊接材料：GTAW/GMAWNicroferS5219W.-Nr.2.4667SG-NiCr19NbMoTiAWSA5.14ERNiFeCr-2BS2901Part5:NA514GH4169功能考核试验用该合金制造的涡轮盘、甩油盘、整体转子、轴、紧固件等零件已按照发动机所用的型号规范，在发动机零、部件试验中通过了超转、破裂、低循环疲劳试验；通过了高空台试车个长期（寿命）试车及试飞发射的考核，达到了设计和应用的要求。